第五代（5th Generation,5G）移动通信技术的应用令无线设备、应用程序和各类服务的数量得到了飞速增长。虽然5G的物理层技术通常能够适应无线环境随时间空间的变化,但信号在传播过程中本质上是随机的,环境中存在诸多不可控制的因素。由于无线电波与周围环境之间的不可控的相互作用,接收信号的质量会受到较大影响。如果可以人为控制环境中的随机因素,无线通信的可靠性便可以增强。智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）具有控制电磁波传输的物理特性,因此可以改变入射信号的幅度、相位、频率以及极化方式等。当前多数的研究工作考虑其部署在环境中,既可以人为地改善通信环境,又无需复杂的编译码和射频（Radio Frequency,RF）处理操作。IRS的应用主要有波束赋形、单射频多流发射机、非常规反射和联合编码等。本文以基于IRS的无线通信系统为背景,研究信道估计技术和协议流程的应用和改进,并搭建模型对提出的方法进行仿真验证。首先,本文分析了基于IRS的无线通信系统模型,包括IRS的物理特性、数学模型和整个链路的架构。重点分析了IRS在反射信号时的衰落和相移模型,另外还分析了不同传输信道的时变性和平坦性,得出了经过IRS反射之后的信号模型。最后确定了整个系统的优化目标:通过设计并改变IRS的反射相位,实现接收机处信噪比的最大化。其次,本文依照5G新空口（New Radio,NR）的帧结构标准,根据基于IRS的通信系统模型和正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系统特点,设计了一种基于导频的信道估计方式,来进行信道估计和相位调整,并通过理论分析获得了调整相位的表达式。随后,本文将单个超表面单元参与的信道估计扩展到整个IRS,并且在可接受的信道估计误差条件下,使用分组的方式,节省了导频符号的开销。另外本文还理论分析了信道估计的误差,得到了结论:在信道估计帧阶段,使用二维快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）矩阵作为预设估计矩阵能减小估计误差。最后,本文在利用二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying,BPSK）和四相移键控（Quadrature Phase Shift Keying,QPSK）调制方式的链路中进行了系统性能仿真。仿真结果证明了IRS可以有效提升接收机的接收信噪比,同时提升系统的吞吐量性能,并且FFT预设矩阵能够提升信道估计的准确性。最后,本文考察了IRS在四种经典标准信道场景中的应用,包括小尺度城市街道建筑,大尺度城市环境,乡村室外到室内场景和城市室外到室内场景。随后,针对系统在较大多普勒频移的信道环境下出现的性能下降问题,重点对帧结构的设计进行了改进,并使用改进后的结构和参数进行了链路仿真,结果证明了提出帧结构对性能提升的有效性。接下来分析了多用户IRS系统的通信流程,并且分析了三种不同时延长度场景下系统总吞吐量性能,得到了不同比例的用户数量与系统总吞吐量的关系。最后得到结论:IRS可以提升标准信道下的系统误码率和吞吐量性能,并且在较大多普勒频移场景下,改进的帧结构能够减小信道估计的误差,从而提升系统吞吐量性能,另外IRS对于长时延扩展的用户吞吐量性能提升更为明显。